运算放大器测试原理培训PPT课件

.,1,半导体集成运算放大器测试方法基本原理,培训课程系列一,.,2,测试方法基本原理是依据中华人民共和国标准GB3442-86讲授内容：1、总的要求2、参数测试输入失调电压VIO输入失调电流IIO输入偏置电流IIB静态功耗PD开环电压增益AVD共模抑制比KCMR电源电压抑制比KSVR开环差模输入电阻RID开环输出电阻ROS,.,3,输出峰-峰电压VOPP最大共模输入电压VICM最大差模输入电压VIDM最大输出电流IOM输出短路电流IOS通道分离度CSR等效输入噪声电压VN开环带宽fBW全功率带宽fBWP返回,.,4,总的要求：无特殊说明，测试期间，环境或参考点温度偏离规定值的范围应符合器件详细规范的规定；测试期间，应避免外界干扰对测试精度的影响。测试设备引起的测试误差应符合器件详细规范的规定；测试期间，施于被测器件的电源的内阻在讯号频率下应基本为零；电源电压的偏差应在规定值的正负1%以内。在被测器件线性工作区测试时，交流小讯号幅度的逐渐减少，不应引起参数值的变化。被测器件与测试系统连接或断开时，不应超过器件的使用极限条件。若有要求时，应按器件详细规范规定的顺序接通电源。测试期间，被测器件应连接器件详细规范规定的辅助电路和补偿网络。测试期间，被测器件应避免出现自激现象。若电参数值是由几步测试的结果经计算而确定时，这些测试的时间间隔应尽可能短。采用辅助放大器（A）与被测器件（DUT）构成闭合环路的方法测试时，基本测试原理图如图一所示。,.,5,（图一）,.,6,辅助放大器应满足下列要求：A、开环增益大于60dB；B、输入失调电流和输入偏置电流应很小；C、动态范围足够大。环路元件满足下列要求：A、满足下列表达式RI.IIBVIO；RRID；R.IIBVIO；ROSRFRID；R1=R2；RLR1。其中，IIB是被测器件的输入偏置电流；VIO是被测器件的输入失调电压；RID是被测器件的开环差模输入电阻；ROS是辅助放大器的开环输出电阻。B、RF/RI值决定了测试精度，但须保证辅助放大器在线性区工作。返回,.,7,输入失调电压VIO定义：使输出电压为零（或规定值）时，两输入端间所加的直流补偿电压。测试原理图,.,8,测试程序a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。c、开关K4置“地”（或规定的参考电压）。d、在辅助放大器A的输出端测得电压VLO。由下式计算求出VIO：VIO=RI/（RI+RF）.VLO注意事项RI、RF应满足下列要求：IIO.RI.RF/(RI+RF)VIO；RF.VIOVIOIIO.RI.RF/(RI+RF)VIOIIO.RI.RF/(RI+RF)VIO；RI和RF的精度决定了测试精度（返回）,.,13,静态功耗PD定义：输入端无信号且输出端无负载时，器件所消耗的电源功率。测试原理图,.,14,测试程序a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。c、开关K4置“地”（或规定的参考电压）。d、在电源端V+及V分别测得I+及I。由下式计算求出PD：PD=V+.I+V.I注意事项RI的精度决定了测试精度（返回）,.,15,开环电压增益AVD定义：器件开环时，输出电压变化与差模输入电压变化之比。测试原理图,.,16,测试程序a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。c、方法A直流测试法。1、开关K4置“1”，在辅助放大器A的输出端测得电压VL4。2、开关K4置“2”，在辅助放大器A的输出端测得电压VL5。由下式计算求出AVD：AVD=（VS+-IS-）/（VL4-VL5）.（RI+RF）/R1或AVD=20Lg（VS+-IS-）/|VL4-VL5|.（RI+RF）/R1（dB）d、方法B交流测试法。开关K4置“3”，在辅助放大器A的输出端测得电压V0。由下式计算求出AVD：AVD=（VS/V0）.（RI+RF）/R1或AVD=20Lg（VS/V0）.（RI+RF）/R1（dB）注意事项a、（VS+-IS-）VOPP；,.,17,VSVOPP其中，VOPP是被测器件输出峰-峰电压。b、交流信号的频率应足够低。C、RI、RF、R1和R2的精度决定了测试精度。（返回）,.,18,共模抑制比KCMR定义：差模电压增益与共模电压增益之比。测试原理图KCMR的共模输入法测试原理图,.,19,KCMR的变电源法测试原理图,.,20,测试程序方法1共模输入法：a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。C、开关K4置“地”（或规定的参考电压）。d、方法A直流测试法。1、输入端施加规定的直流共模信号电压VIC+，在辅助放大器A的输出端测得电压VL6。2、输入端施加规定的直流共模信号电压VIC-，在辅助放大器A的输出端测得电压VL7。由下式计算求出KCMR：KCMR=（VIC+-VIC-）/（VL6-VL7）.（RI+RF）/RI或KCMR=20Lg（VIC+-VIC-）/（VL6-VL7）.（RI+RF）/R1（dB）e、方法B交流测试法。输入端施加规定的交流共模信号电压VIC，在辅助放大器A的输出端测得电压V0。由下式计算求出KCMR：KCMR=（VIC/VO）.（RI+RF）/RI或KCMR=20Lg（VIC/VO）.（RI+RF）/RI（dB）,.,21,方法2变电源法：a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、方法A直流测试法（VIC为直流电压）1、电源端施加规定的电压V+VIC和V-+VIC。2、开关K4置“地”（或规定的参考电压）。3、在辅助放大器A的输出端测得电压VO。由下式计算求出KCMR：KCMR=VIC/VO.（RI+RF）/RI或KCMR=20Lg|VIC|/|VO|.（RI+RF）/RI（dB）C、方法B交流测试法（VIC为交流电压）。1、电源端施加规定的电压V+VIC和V-+VIC。2、开关K4置“地”（或规定的参考电压）。3、在辅助放大器A的输出端测得电压VO。由下式计算求出KCMR：KCMR=VIC/VO.（RI+RF）/RI或KCMR=20Lg（VIC/VO）.（RI+RF）/RI（dB）注意事项：a、采用方法1共模输入法测试时：,.,22,VICVICM其中，VICM是被测器件的最大共模输入电压。b、采用方法2变电源法测试时：VICVIO（返回）,.,43,通道分离度CSR定义：器件中，有信号通道的规定输出电压与无信号通道输入端的串扰（耦合）电压之比。测试原理图CSR的测试原理图,.,44,测试程序a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。c、开关K4置“1”（或“2”）。d、按下表安置开关，使被测器件DUTA通道有信号输入，被测器件DUTB通道无信号输入。K16置“1”，K17置“2”，K11置“1”，K12置“2”，K13置“2”，K14置“1”，K15置“2”e、调节VI，使DUTA的输出电压VOA为规定值。f、开关K15置“1”，在辅助放大器A的输出测得电压VLB（A）。即相当于DUTB的输入电压为：VIB=RI/（RI+RF）.VLB（A）由下式计算求出DUTA对DUTB的分离度CSR（AB）：CSR（AB）=20LgVOA/VLB（A）.（RI+RF）/RI（dB）g、按下表安置开关，使被测器件DUTB通道有信号输入，被测器件DUTA通道无信号输入。K16置“2”，K17置“1”，K11置“2”，K12置“1”，K13置“1”，K14置“2”，K15置“2”,.,45,h、调节VI，使DUTB的输出电压VOB为规定值。i、开关K15置“1”，在辅助放大器A的输出测得电压VLA（B）。即相当于DUTA的输入电压为：VIA=RI/（RI+RF）.VLA（B）由下式计算求出DUTB对DUTA的分离度CSR（BA）：CSR（BA）=20LgVOB/VLA（B）.（RI+RF）/RI（dB）j、对大于二重的器件，应测试所有组合状态，并表明无关通道的状态（如：对地的跟随器）。注意事项：a、输入信号的频率应足够低；b、有效的电源旁路及接地点；C、输出信号应在被测器件的动态范围以内。（返回）,.,46,等效输入噪声电压VN定义：输出端的噪声电压在输入端的等效值。测试原理图VN的测试原理图,.,47,测试程序a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。c、开关K1、K2闭合，在输出端用“有效值电压表”测得输出电压VL（BB）。由下式计算求出宽带噪声电压VN（BB）：VN（BB）=RI/（RI+RF）.VL（BB）（uVrms）d、开关K1、K2断开，在输出端用“峰值电压表”测得输出电压VL（PC）。由下式计算求出爆烈噪声电压VN（PC）：VN（PC）=RI/（RI+RF）.VL（PC）（uVP-P）e、开关K1，K2闭合，在输出端用“选频放大器”测得输出电压的均方根值VL（f）。VN（f）=RI/（RI+RF）.VL（f）/（f）1/2（uF/（Hz）1/2）f、开关K1断开，K2闭合，在输出端用“选频放大器”测得输出电压的均方根值VL（f）。由下式计算求出窄带（点频）噪声电流IN：IN=RI/（RI+RF）.VL（f）/（f）1/2.RS）,.,48,（nA/（Hz）1/2）注意事项：a、选择RI与RF，使放大倍数能包括所测试的频带宽度。b、选择电阻RS，使IN.RS在IN测试中占绝对优势。RS应屏蔽，最好采用无噪声电阻。c、源电阻RI，应选择足够小。d、RF、CF值决定噪声测试带宽，对不同品种器件应有所不同，在宽带噪声测试中应注意选取。（返回）,.,49,开环带宽fBW定义：开环电压增益下降到基准频率时的0.707倍（-3dB）所对应的频率。测试原理图fBW的测试原理图,.,50,测试程序a、在规定的环境温度下，将被测器件接入测试系统中。b、电源端施加规定的电压。c、辅助放大器A的同相输入端施加规定幅度和频率的信号电压，在辅助放大器A的输出端测得电压VO。d、调节信号电压的频率，使输出电压幅度为VO的0.707倍，该频率范围即为fBW。注意事项：a、信号电压的幅度应小于VoPP；b、辅助放大器的带宽应大于被测放大器的带宽。（返回）,.